Κληρονομικότητα: Ορισμός, Παράγοντας, Τύποι & Παραδείγματα

Όταν ένας γονέας με μπλε μάτια και γονέας με καστανά μάτια μεταβιβάζουν τα γονίδια τους για το χρώμα των ματιών στους απογόνους τους, αυτό είναι ένα παράδειγμα κληρονομικότητας.

Τα παιδιά κληρονομούν τα γονίδια που αποτελούνται από δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) από τους γονείς και μπορεί να έχουν μπλε ή καστανά μάτια. Ωστόσο, η γενετική είναι πολύπλοκη και περισσότερα από ένα γονίδια είναι υπεύθυνα για το χρώμα των ματιών.

Ομοίως, πολλά γονίδια καθορίζουν άλλα χαρακτηριστικά όπως το χρώμα των μαλλιών ή το ύψος.

Η κληρονομικότητα είναι η μελέτη του πώς οι γονείς μεταδίδουν τα χαρακτηριστικά τους στους απογόνους τους γενεσιολογία. Υπάρχουν πολλές θεωρίες για την κληρονομικότητα και οι γενικές έννοιες της κληρονομικότητας εμφανίστηκαν πριν οι άνθρωποι καταλάβουν πλήρως τα κύτταρα.

Ωστόσο, η σύγχρονη κληρονομικότητα και η γενετική είναι νεότερα πεδία.

Αν και τα θεμέλια για τη μελέτη των γονιδίων εμφανίστηκαν τη δεκαετία του 1850 και καθ 'όλη τη διάρκεια του 19ου αιώνα, αγνοήθηκε σε μεγάλο βαθμό μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα.

Ο άνθρωπος χαρακτηριστικά είναι συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που προσδιορίζουν τα άτομα. Οι γονείς τις μεταδίδουν μέσω των γονιδίων τους. Μερικά εύκολα αναγνωρίσιμα ανθρώπινα χαρακτηριστικά είναι το ύψος, το χρώμα των ματιών, το χρώμα των μαλλιών, ο τύπος των μαλλιών, η προσάρτηση του λοβού και η κύλιση της γλώσσας. Όταν συγκρίνετε κοινό εναντίον ασυνήθιστα χαρακτηριστικά, συνήθως κοιτάς κυρίαρχο εναντίον υποχωρητικός χαρακτηριστικά.

Για παράδειγμα, ένα κυρίαρχο χαρακτηριστικό, όπως τα καστανά μαλλιά, είναι πιο συνηθισμένο στον πληθυσμό, ενώ ένα υπολειπόμενο χαρακτηριστικό, όπως τα κόκκινα μαλλιά, είναι λιγότερο συχνό. Ωστόσο, δεν είναι κοινά όλα τα κυρίαρχα χαρακτηριστικά.

Εάν πρόκειται να μελετήσετε τη γενετική, πρέπει να καταλάβετε τη σχέση μεταξύ DNA και κληρονομήσιμοςχαρακτηριστικά.

Τα κύτταρα των περισσότερων ζωντανών οργανισμών έχουν DNA, το οποίο είναι η ουσία που αποτελεί τα γονίδιά σας. Όταν τα κύτταρα αναπαράγονται, μπορούν να μεταδώσουν το μόριο DNA ή γενετικές πληροφορίες στην επόμενη γενιά. Για παράδειγμα, τα κύτταρα σας έχουν το γενετικό υλικό που καθορίζει εάν έχετε ξανθά μαλλιά ή μαύρα μαλλιά.

Ο γονότυπός σας είναι ο γονίδια μέσα στα κύτταρα, ενώ ο φαινότυπός σας είναι τα φυσικά χαρακτηριστικά που είναι ορατά και επηρεάζονται τόσο από τα γονίδια όσο και από το περιβάλλον.

Υπάρχουν παραλλαγές μεταξύ των γονιδίων, επομένως οι αλληλουχίες DNA διαφέρουν. Γενετική παραλλαγή κάνει τους ανθρώπους μοναδικούς και είναι μια σημαντική ιδέα στη φυσική επιλογή, επειδή τα ευνοϊκά χαρακτηριστικά είναι πιο πιθανό να επιβιώσουν και να περάσουν.

Αν και τα ίδια δίδυμα έχουν το ίδιο DNA, η γονιδιακή τους έκφραση μπορεί να ποικίλει. Εάν ένα δίδυμο λαμβάνει περισσότερη διατροφή από το άλλο, μπορεί να είναι ψηλότερο παρά το γεγονός ότι έχει τα ίδια γονίδια.

Αρχικά, οι άνθρωποι κατάλαβαν την κληρονομικότητα από την αναπαραγωγική άποψη. Βρήκαν βασικές έννοιες, όπως η γύρη και τα ύδατα των φυτών που μοιάζουν με το αυγό και το σπέρμα των ανθρώπων.

Παρά την αναπαραγωγή υβριδικών σταυρών σε φυτά και άλλα είδη, η γενετική παρέμεινε ένα μυστήριο. Για πολλά χρόνια, πίστευαν ότι το αίμα μεταδίδει την κληρονομικότητα. Ακόμα και ο Κάρολος Δαρβίνος πίστευε ότι το αίμα ήταν υπεύθυνο για την κληρονομικότητα.

Στη δεκαετία του 1700, ο Κάρολος Λινναίος και ο Χοσέφ Γκότλιμπ Κλόρεuter έγραψαν για τη διέλευση διαφορετικών φυτικών ειδών και ανακάλυψαν ότι τα υβρίδια είχαν ενδιάμεσα χαρακτηριστικά.

Το έργο του Γκρέγκορ Μέντελ στη δεκαετία του 1860 βοήθησε στη βελτίωση της κατανόησης του υβριδικοί σταυροί και κληρονομία. Διαψεύδει καθιερωμένες θεωρίες, αλλά το έργο του δεν έγινε πλήρως κατανοητό κατά τη δημοσίευση.

Ο Erich Tschermak von Seysenegg, ο Hugo de Vries και ο Carl Erich Correns ανακάλυψαν το έργο του Mendel στις αρχές του 20ού αιώνα. Καθένας από αυτούς τους επιστήμονες μελέτησε φυτικά υβρίδια και κατέληξε σε παρόμοια συμπεράσματα.

Η γενετική είναι η μελέτη της βιολογικής κληρονομιάς, και Γκρέγκορ Μέντελ θεωρείται ο πατέρας του. Καθιέρωσε τις βασικές έννοιες της κληρονομικότητας μελετώντας τα μπιζέλια. Τα κληρονομικά στοιχεία είναι γονίδια και τα χαρακτηριστικά είναι συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, όπως το χρώμα των λουλουδιών.

Συχνά καλείται Μεντελιανή κληρονομιά, τα ευρήματά του καθιέρωσαν τη σχέση μεταξύ γονιδίων και χαρακτηριστικών.

Η Mendel επικεντρώθηκε σε επτά χαρακτηριστικά στα φυτά μπιζελιού: ύψος, χρώμα λουλουδιού, χρώμα μπιζελιού, σχήμα μπιζελιού, σχήμα λοβού, χρώμα λοβού και θέση λουλουδιών. Τα μπιζέλια ήταν καλά θέματα δοκιμής επειδή είχαν γρήγορους αναπαραγωγικούς κύκλους και ήταν εύκολο να αναπτυχθούν. Αφού καθιέρωσε γραμμές μπιζελιών καθαρότητας, μπόρεσε να τα διασταυρώσει για να φτιάξει υβρίδια.

Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι χαρακτηριστικά όπως το σχήμα του λοβού ήταν κληρονομικά στοιχεία ή γονίδια.

Τα αλληλόμορφα είναι οι διαφορετικές μορφές ενός γονιδίου. Οι γενετικές παραλλαγές όπως οι μεταλλάξεις είναι υπεύθυνες για τη δημιουργία αλληλόμορφων. Οι διαφορές στα ζεύγη βάσεων DNA μπορούν επίσης να αλλάξουν τη λειτουργία ή τον φαινότυπο. Τα συμπεράσματα του Μέντελ για τα αλληλόμορφα έγιναν η βάση για δύο σημαντικούς νόμους κληρονομιάς: ο νόμος του διαχωρισμού και το νόμος της ανεξάρτητης κατηγορίας.

Ο νόμος του διαχωρισμού δηλώνει ότι τα ζευγάρια αλληλόμορφων διαχωρίζονται όταν σχηματίζονται οι γαμέτες. Ο νόμος της ανεξάρτητης κατάταξης αναφέρει τα αλληλόμορφα από διαφορετικά γονίδια ταξινομημένα ανεξάρτητα.

Τα αλληλόμορφα υπάρχουν είτε σε κυρίαρχες είτε σε υπολειπόμενες μορφές. Κυρίαρχα αλληλόμορφα εκφράζονται ή είναι ορατά. Για παράδειγμα, κυριαρχούν τα καστανά μάτια. Αφ 'ετέρου, υπολειπόμενα αλληλόμορφα δεν εκφράζονται πάντα ή είναι ορατά. Για παράδειγμα, τα μπλε μάτια είναι υπολειπόμενα. Προκειμένου ένα άτομο να έχει μπλε μάτια, πρέπει να κληρονομήσει δύο αλληλόμορφα γι 'αυτό.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι τα κυρίαρχα χαρακτηριστικά δεν είναι πάντα κοινά σε έναν πληθυσμό. Ένα παράδειγμα αυτού είναι ορισμένες γενετικές ασθένειες, όπως η νόσος του Χάντινγκτον, η οποία προκαλείται από ένα κυρίαρχο αλληλόμορφο αλλά δεν είναι συχνό στον πληθυσμό.

Δεδομένου ότι υπάρχουν διαφορετικοί τύποι αλληλόμορφων, ορισμένοι οργανισμοί έχουν δύο αλληλόμορφα για ένα μόνο χαρακτηριστικό. Ομόζυγος σημαίνει ότι υπάρχουν δύο πανομοιότυπα αλληλόμορφα για ένα γονίδιο, και ετερόζυγος σημαίνει ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά αλληλόμορφα για ένα γονίδιο. Όταν ο Μεντέλ μελέτησε τα μπιζέλια του, διαπίστωσε ότι το F₂ Η γενιά (εγγόνια) είχε πάντα μια αναλογία 3: 1 στους φαινοτύπους τους.

Αυτό σημαίνει ότι το κυρίαρχο χαρακτηριστικό εμφανίστηκε τρεις φορές πιο συχνά από το υπολειπόμενο.

Πλατείες Πουνέτ μπορεί να σας βοηθήσει να καταλάβετε ομόζυγα εναντίον ετερόζυγοι σταυροί και ετερόζυγοι έναντι ετερόζυγοι σταυροί. Ωστόσο, δεν μπορούν να υπολογιστούν όλοι οι σταυροί χρησιμοποιώντας τετράγωνα Punnett λόγω της πολυπλοκότητάς τους.

Ονομάστηκε από τον Reginald C. Punnett, τα διαγράμματα μπορούν να σας βοηθήσουν να προβλέψετε φαινότυπους και γονότυπους για απογόνους. Τα τετράγωνα δείχνουν την πιθανότητα ορισμένων σταυρών.

Τα συνολικά ευρήματα του Mendel έδειξαν ότι τα γονίδια μεταδίδουν κληρονομικότητα. Κάθε γονέας μεταφέρει τα μισά γονίδια του στον απόγονο. Οι γονείς μπορούν επίσης να δώσουν διαφορετικά σύνολα γονιδίων σε διαφορετικούς απογόνους. Για παράδειγμα, τα ίδια δίδυμα έχουν το ίδιο DNA, αλλά τα αδέλφια δεν έχουν.

Το έργο του Μεντέλ ήταν ακριβές αλλά απλοϊκό, επομένως η σύγχρονη γενετική έχει βρει περισσότερες απαντήσεις. Πρώτον, τα χαρακτηριστικά δεν προέρχονται πάντα από ένα μόνο γονίδιο. Έλεγχος πολλαπλών γονιδίων πολυγονικά χαρακτηριστικά, όπως το χρώμα των μαλλιών, το χρώμα των ματιών και το χρώμα του δέρματος. Αυτό σημαίνει ότι περισσότερα από ένα γονίδια είναι υπεύθυνα για το ότι έχετε καστανά ή μαύρα μαλλιά.

Ένα γονίδιο μπορεί επίσης να επηρεάσει πολλαπλά χαρακτηριστικά. Αυτό είναι πλειοτροπίακαι τα γονίδια μπορεί να ελέγχουν άσχετα χαρακτηριστικά. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η πλειοτροπία συνδέεται με γενετικές ασθένειες και διαταραχές. Για παράδειγμα, η δρεπανοκυτταρική αναιμία είναι μια κληρονομική γενετική διαταραχή που επηρεάζει τα ερυθρά αιμοσφαίρια καθιστώντας τα σε σχήμα ημισελήνου.

Εκτός από την προσβολή των ερυθρών αιμοσφαιρίων, η διαταραχή επηρεάζει τη ροή του αίματος και άλλα όργανα. Αυτό σημαίνει ότι έχει αντίκτυπο σε πολλά χαρακτηριστικά.

Ο Μεντέλ πίστευε ότι κάθε γονίδιο είχε μόνο δύο αλληλόμορφα. Ωστόσο, μπορεί να υπάρχουν πολλά διαφορετικά αλληλόμορφα ενός γονιδίου. Πολλά αλληλόμορφα μπορούν να ελέγξουν ένα γονίδιο. Ένα παράδειγμα αυτού είναι το χρώμα του παλτού στα κουνέλια. Ένα άλλο παράδειγμα είναι το σύστημα ομάδων αίματος τύπου ΑΒΟ στους ανθρώπους. Οι άνθρωποι έχουν τρία αλληλόμορφα για το αίμα: A, B και O. Τα Α και Β κυριαρχούν στο O, έτσι είναι συνώνυμο.

Η πλήρης κυριαρχία είναι το πρότυπο που περιέγραψε ο Mendel. Είδε το ένα αλληλόμορφο να κυριαρχεί, ενώ το άλλο ήταν υπολειπόμενο. Το κυρίαρχο αλληλόμορφο ήταν ορατό επειδή εκφράστηκε. Το σχήμα των σπόρων στα μπιζέλια είναι ένα παράδειγμα πλήρους κυριαρχίας. Τα αλληλόμορφα στρογγυλά σπόρια κυριαρχούν στα ζαρωμένα.

Ωστόσο, η γενετική είναι πιο περίπλοκη και η πλήρης κυριαρχία δεν συμβαίνει πάντα.

Σε ατελής κυριαρχία, ένα αλληλόμορφο δεν είναι εντελώς κυρίαρχο. Τα Snapdragons είναι ένα κλασικό παράδειγμα ατελούς κυριαρχίας. Αυτό σημαίνει ότι ο φαινότυπος του απογόνου φαίνεται να βρίσκεται μεταξύ του φαινοτύπου των δύο γονέων. Όταν ένα λευκό snapdragon και ένα κόκκινο snapdragon αναπαράγονται, μπορούν να έχουν ροζ snapdragon. Όταν διασχίζετε αυτά τα ροζ snapdragons, τα αποτελέσματα είναι κόκκινα, άσπρα και ροζ.

Σε συνδιαλλαγή, και τα δύο αλληλόμορφα εκφράζονται εξίσου. Για παράδειγμα, ορισμένα λουλούδια μπορεί να είναι ένα μείγμα διαφορετικών χρωμάτων. Ένα κόκκινο λουλούδι και ένα άσπρο λουλούδι μπορεί να παράγουν έναν απόγονο με ένα συνδυασμό κόκκινων και άσπρων πετάλων. Οι δύο φαινότυποι των γονέων εκφράζονται και οι δύο, οπότε ο απόγονος έχει έναν τρίτο φαινότυπο που τους συνδυάζει.

Ορισμένοι σταυροί μπορεί να είναι θανατηφόροι. ΕΝΑ θανατηφόρο αλληλόμορφο μπορεί να σκοτώσει έναν οργανισμό. Τη δεκαετία του 1900, ο Lucien Cuenót ανακάλυψε ότι όταν διέσχισε κίτρινα ποντίκια με καφέ ποντίκια, ο απόγονος ήταν καφέ και κίτρινος.

Ωστόσο, όταν πέρασε δύο κίτρινα ποντίκια, ο απόγονος είχε αναλογία 2: 1 αντί για αναλογία 3: 1 που βρήκε ο Μέντελ. Υπήρχαν δύο κίτρινα ποντίκια για ένα καφέ ποντίκι.

Ο Cuenót ανακάλυψε ότι το κίτρινο ήταν το κυρίαρχο χρώμα, έτσι αυτά τα ποντίκια ήταν ετεροζυγώτες. Ωστόσο, περίπου το ένα τέταρτο των ποντικών που εκτράφηκαν από τη διέλευση των ετεροζυγώτων πέθανε κατά τη διάρκεια του εμβρυϊκού σταδίου. Αυτός ήταν ο λόγος για τον οποίο η αναλογία ήταν 2: 1 αντί για 3: 1.

Οι μεταλλάξεις μπορούν να προκαλέσουν θανατηφόρα γονίδια. Αν και ορισμένοι οργανισμοί μπορεί να πεθάνουν στα εμβρυϊκά στάδια, άλλοι μπορεί να είναι σε θέση να ζήσουν για χρόνια με αυτά τα γονίδια. Οι άνθρωποι μπορούν επίσης να έχουν θανατηφόρα αλληλόμορφα και πολλές γενετικές διαταραχές συνδέονται μαζί τους.

Το πώς αποδεικνύεται ένας ζωντανός οργανισμός εξαρτάται τόσο από την κληρονομικότητά του όσο και από το περιβάλλον του. Για παράδειγμα, η φαινυλκετονουρία (PKU) είναι μία από τις γενετικές διαταραχές που μπορούν να κληρονομήσουν οι άνθρωποι. Το PKU μπορεί να προκαλέσει διανοητική αναπηρία και άλλα προβλήματα, επειδή το σώμα δεν μπορεί να επεξεργαστεί το αμινοξύ φαινυλαλανίνη.

Εάν κοιτάξετε μόνο τη γενετική, θα περιμένατε ότι ένα άτομο με PKU θα είχε πάντα μια διανοητική αναπηρία. Ωστόσο, χάρη στην έγκαιρη ανίχνευση στα νεογέννητα, είναι πιθανό τα άτομα να ζουν με PKU σε δίαιτα χαμηλής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες και να μην αναπτύξουν ποτέ σοβαρά προβλήματα υγείας.

Όταν εξετάζετε τόσο τους περιβαλλοντικούς παράγοντες όσο και τη γενετική, είναι δυνατό να δούμε πώς ένα άτομο ζει μπορεί να επηρεάσει την γονιδιακή έκφραση.

Οι ορτανσίες είναι ένα άλλο παράδειγμα του περιβαλλοντική επίπτωση στα γονίδια. Δύο φυτά ορτανσίας με τα ίδια γονίδια μπορεί να έχουν διαφορετικά χρώματα λόγω του pH του εδάφους. Τα όξινα εδάφη δημιουργούν μπλε ορτανσίες, ενώ τα αλκαλικά εδάφη δημιουργούν ροζ. Τα θρεπτικά συστατικά και τα μέταλλα του εδάφους επηρεάζουν επίσης το χρώμα αυτών των φυτών. Για παράδειγμα, οι μπλε ορτανσίες πρέπει να έχουν αλουμίνιο στο έδαφος για να γίνουν αυτό το χρώμα.

Παρόλο που οι μελέτες του Gregor Mendel δημιούργησαν τα θεμέλια για περισσότερη έρευνα, η σύγχρονη γενετική έχει επέκτεινε τα ευρήματά του και ανακάλυψε νέα πρότυπα κληρονομιάς, όπως η ατελής κυριαρχία και συνδιαλλαγή.

Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα γονίδια είναι υπεύθυνα για τα φυσικά χαρακτηριστικά που μπορείτε να δείτε είναι μια κρίσιμη πτυχή της βιολογίας. Από γενετικές διαταραχές έως αναπαραγωγή φυτών, η κληρονομικότητα μπορεί να εξηγήσει πολλά ερωτήματα που κάνουν οι άνθρωποι για τον κόσμο γύρω τους.